汽车常用金属材料课件.pptx

1、 项目二 汽车常用工程材料任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料 一、碳钢 1.杂质元素对钢性能的影响碳钢是工业上用量最多的金属材料，碳钢中除了含有铁元素和碳元素之外，还含有少量的杂质元素，如Si、Mn、S、P等元素，他们对钢的性能都有一定的影响。钢铁材料是现代汽车工业中应用最为广泛的材料，占汽车用材总量的钢铁材料是现代汽车工业中应用最为广泛的材料，占汽车用材总量的65%65%70%70%，同时为了减重节能，实现汽车轻量化，铝、镁等有色金属合，同时为了减重节能，实现汽车轻量化，铝、镁等有色金属合金也得到了广泛的应用。金也得到了广泛的应用。纯铁的强度、硬度都很低，生产上很少用纯铁制造零件

2、，通常都是用铁纯铁的强度、硬度都很低，生产上很少用纯铁制造零件，通常都是用铁碳合金。以铁和碳为主要组成元素的合金，统称为铁碳合金。碳合金。以铁和碳为主要组成元素的合金，统称为铁碳合金。含碳量在含碳量在0.0218%0.0218%2.11%2.11%范围内的铁碳合金叫碳素钢，简称碳钢；含碳范围内的铁碳合金叫碳素钢，简称碳钢；含碳量大于量大于2.11%2.11%的铁碳合金称为铸铁；含碳量低于的铁碳合金称为铸铁；含碳量低于0.0218%0.0218%的铁碳合金称为工的铁碳合金称为工业纯铁业纯铁任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料硫硫 磷磷锰锰 硅硅 项目二 汽车常用

3、工程材料任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料2.2.碳钢的分类碳钢的分类1 1）按碳含量分类：）按碳含量分类：低碳钢低碳钢 含碳量含碳量wc0.250.25 中碳钢中碳钢 含碳量含碳量wc0.250.250.60.6 高碳钢高碳钢 含碳量含碳量wc0.60.62 2）按质量分类（主要根据有害杂质硫、磷的含量分类）：）按质量分类（主要根据有害杂质硫、磷的含量分类）：普通碳素钢普通碳素钢 含硫量含硫量wS0.050.05，含磷量，含磷量wP0.0450.045。优质碳素钢优质碳素钢 含硫量含硫量wS、含磷量、含磷量wP均均0.0350.035。高级优质碳素钢高级优质碳素钢 含硫量含硫量w

4、S0.020.02，含磷量，含磷量wP0.030.03。3 3）按冶炼时的脱氧程度）按冶炼时的脱氧程度 沸腾钢沸腾钢(F)(F)脱氧不完全的钢。脱氧不完全的钢。镇静钢镇静钢(Z)(Z)脱氧较完全的钢。脱氧较完全的钢。半镇静钢半镇静钢(B)(B)脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。4 4）按用途或使用特性）按用途或使用特性 结构钢结构钢 主要用于制造工程结构、桥梁、建筑结构和机器零件等，一般为主要用于制造工程结构、桥梁、建筑结构和机器零件等，一般为低、中碳钢。低、中碳钢。工具钢工具钢 主要用于制造各种刃具、模具和量具。一般为高碳钢。主要用于制造各种刃具、模具和量具。一

5、般为高碳钢。活动二活动二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料 3.常用碳钢的牌号、性能及主要用途1）碳素结构钢。这类钢的牌号由代表屈服点的字母“Q”、屈服点值（单位MPa）、质量等级（分为A、B、C、D四级，A级质量最低，D级质量最高）、脱氧方法符号（F为沸腾钢，Z为镇静钢，B为半镇静钢）按顺序排列组成。例如Q235AF，表示屈服强度为235MPa的A级质量的碳素结构钢，属于沸腾钢。项目二 汽车常用工程材料 任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料 项目二 汽车常用工程材料任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料3 3）碳素工具钢）碳素工具钢 碳素工具钢的含碳

6、量在碳素工具钢的含碳量在0.7%0.7%1.4%1.4%。其牌号以。其牌号以“T”T”后面加数字后面加数字表示钢中平均含碳量的千分数，若是高级优质碳素工具钢，则在数字后面加表示钢中平均含碳量的千分数，若是高级优质碳素工具钢，则在数字后面加“A”A”，如如T10AT10A等等 任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料1.1.合金钢的分类合金钢的分类合金钢的种类繁多、分类方法有多种，常见的分类方法有以下两种：合金钢的种类繁多、分类方法有多种，常见的分类方法有以下两种：1 1）按其合金元素总含量的多少分类：）按其合金元素总含量的多少分类：低合金钢：合金元素总含量低合金钢

7、：合金元素总含量5.05.0；中合金钢：合金元素总含量中合金钢：合金元素总含量5.05.010.010.0；高合金钢：合金元素总含量高合金钢：合金元素总含量10.0%10.0%。2)2)按用途分类：按用途分类：合金结构钢：用于制造各种机械零件合工程结构件；合金结构钢：用于制造各种机械零件合工程结构件；合金工具钢：用于制造各种工具；合金工具钢：用于制造各种工具；特殊性能钢：特殊性能钢是指具有特殊物理化学性能井可在特殊环境下工作的特殊性能钢：特殊性能钢是指具有特殊物理化学性能井可在特殊环境下工作的钢，如不锈钢，耐热钢，耐磨钢等。钢，如不锈钢，耐热钢，耐磨钢等。2.2.合金结构钢合金结构钢合金结构钢

8、用于制造重要工程构件和机器零件，是合金钢中用途最广、用量最合金结构钢用于制造重要工程构件和机器零件，是合金钢中用途最广、用量最大的一种钢。按用途的不同，合金结构钢可以分为以下四种大的一种钢。按用途的不同，合金结构钢可以分为以下四种 项目二 汽车常用工程材料任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料1 1）合金渗碳钢）合金渗碳钢 合金渗碳钢属于低碳钢（含碳量合金渗碳钢属于低碳钢（含碳量0.25%0.25%），），渗碳层有高的硬度、优良的耐磨性和抗疲劳性，心部具有渗碳层有高的硬度、优良的耐磨性和抗疲劳性，心部具有良好的塑性和韧性。如良好的塑性和韧性。如 万向节十字轴万向节十字轴 半轴齿轮半轴齿

9、轮2 2）合金调质钢）合金调质钢 合金调质钢属于中碳钢（含碳量合金调质钢属于中碳钢（含碳量0.25%0.25%0.50%0.50%），具有良），具有良好的综合力学性能。主要用于制造承受较大循环载荷与冲击载荷或在各种好的综合力学性能。主要用于制造承受较大循环载荷与冲击载荷或在各种复合应力下工作，具有高强度、高韧性和高塑性的零件复合应力下工作，具有高强度、高韧性和高塑性的零件 如如 项目二 汽车常用工程材料任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料任务实施 连杆连杆 万向节叉万向节叉3 3）合金弹簧钢）合金弹簧钢 合金弹簧钢属于高碳钢（含碳量合金弹簧钢属于高碳钢（含碳量0.5%0.5%0.7%

10、0.7%），具有高的抗拉强度、），具有高的抗拉强度、高疲劳强度、足够的塑性和韧性、易成形。高疲劳强度、足够的塑性和韧性、易成形。气门弹簧气门弹簧项目二 汽车常用工程材料 任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料 4 4）滚动轴承钢）滚动轴承钢 滚动轴承钢用于滚动轴承钢用于制造各种滚动轴承的滚动体和内制造各种滚动轴承的滚动体和内外圈，由于滚动轴承钢的化学成外圈，由于滚动轴承钢的化学成分和主要性能特点与低合金工具分和主要性能特点与低合金工具钢相近，钢相近，喷油泵柱塞喷油泵柱塞任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料 3.3.合金工具钢合金工具钢1 1）合金刃具钢

11、）合金刃具钢 合金刃具钢主要是制造切削金属用的刀具材料，具有高硬度、高耐磨性、足够的合金刃具钢主要是制造切削金属用的刀具材料，具有高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性、高的热硬性。强度和韧性、高的热硬性。合金刃具钢一般可分为低合金刃具钢和高速钢两类合金刃具钢一般可分为低合金刃具钢和高速钢两类（a a）丝锥）丝锥 (b)(b)板牙板牙 车刀车刀 钻头钻头 2）合金模具钢 合金模具钢主要用于制造各种金属成型用的工、模具，一般分为冷变形模具钢和热变形模具钢。冷变形模具钢具有高的强度、硬度和耐磨性并有足够的韧性，以及热处理时变形小，主要用于使金属在冷态下变形的模具，如冷冲模、冷挤压模等。常用的低合金模具

12、钢有9SiCr、Mn2V、CrWMn等。热变形模具钢不仅具有高的强度和硬度，而且还具有一定的韧性和耐热疲劳性。主要用于使金属在高温下成型的模具，如热锻模、压铸模等。常采用5CrNiMo、5CrMnMo制作热锻模，用3Cr2W8V制作热挤压模和热铸模。项目二 汽车常用工程材料任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料合金量具钢合金量具钢合金量具钢应具有高硬度、高耐磨性和高的合金量具钢应具有高硬度、高耐磨性和高的尺寸稳定性及足够的韧性，还要有良好的磨削尺寸稳定性及足够的韧性，还要有良好的磨削加工性，主要用于制造各种量具，如游标卡尺、加工性，主要用于制造各种量具，如游标卡尺、千分尺、塞规、样板等

13、，如图千分尺、塞规、样板等，如图2-2-62-2-6所示。常所示。常用的量具钢有用的量具钢有CrMnCrMn和和CrWMnCrWMn等。等。（a a）游标卡尺）游标卡尺 (b)(b)千分尺千分尺任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料三、三、铸铁铸铁1.1.白口铸铁白口铸铁白口铸铁性能特点是硬而脆，切削加工非常困难，一般不用于制造零件，一些具有高硬度和耐磨性要求白口铸铁性能特点是硬而脆，切削加工非常困难，一般不用于制造零件，一些具有高硬度和耐磨性要求的零件，如轧辊、球磨机的磨球等，以及可锻铸铁的毛坯件。的零件，如轧辊、球磨机的磨球等，以及可锻铸铁的毛坯件。1.1.

14、2 2 灰铸铁灰铸铁灰铸铁断口呈暗灰色，是使用最广泛的一种铸铁，因为其铸造性能、切削加工性、耐磨性能灰铸铁断口呈暗灰色，是使用最广泛的一种铸铁，因为其铸造性能、切削加工性、耐磨性能和减振性等都优于其他铸铁，且生产方便，成品率高，成本低和减振性等都优于其他铸铁，且生产方便，成品率高，成本低图图 2-2-7 2-2-7 发动机汽缸体发动机汽缸体任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料 3 3球墨铸铁球墨铸铁 球墨铸铁是力学性能最好的一种铸铁，与钢接近，如疲劳强度与中碳钢接近，屈服强度球墨铸铁是力学性能最好的一种铸铁，与钢接近，如疲劳强度与中碳钢接近，屈服强度比钢还高。

15、此外，球墨铸铁还可以通过热处理，使机械性能进一步提高。因此，通常用来代替碳比钢还高。此外，球墨铸铁还可以通过热处理，使机械性能进一步提高。因此，通常用来代替碳钢、合金钢制造一些形状复杂、性能要求较高的零件，如柴油机曲轴、凸轮轴、齿轮、连杆（见钢、合金钢制造一些形状复杂、性能要求较高的零件，如柴油机曲轴、凸轮轴、齿轮、连杆（见图图2-2-82-2-8）。）。球墨铸铁的牌号由球铁球墨铸铁的牌号由球铁“QT”“QT”加两组数字表示，两组数字分别表示最低抗拉强度加两组数字表示，两组数字分别表示最低抗拉强度(MPa)(MPa)和最小和最小伸长率，如伸长率，如QT400QT4001818表示最低抗位强度为

16、表示最低抗位强度为400MPa400MPa和最小伸长率和最小伸长率1818的球墨铸铁。的球墨铸铁。球墨铸铁的牌号、性能、用途如表球墨铸铁的牌号、性能、用途如表2-2-62-2-6所示所示表表2-2-6 2-2-6 球墨铸铁的牌号、性能及用途球墨铸铁的牌号、性能及用途 任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料4.4.可锻铸铁可锻铸铁 由于可锻铸铁具有一定的塑性变形的能力，故得名可锻铸铁，实际上可锻铸铁并由于可锻铸铁具有一定的塑性变形的能力，故得名可锻铸铁，实际上可锻铸铁并不能锻造。由于可锻铸铁生产周期长，成本较高，其应用已逐渐为球墨铸铁所替代。不能锻造。由于可锻铸铁

17、生产周期长，成本较高，其应用已逐渐为球墨铸铁所替代。可锻铸铁分为黑心可锻铸铁和白口可锻铸铁两种。其牌号分别用可锻铸铁分为黑心可锻铸铁和白口可锻铸铁两种。其牌号分别用KTHKTH、KTBKTB加两组加两组数字表示，其两组数字分别表示抗拉强度和伸长率的最小值。例如，数字表示，其两组数字分别表示抗拉强度和伸长率的最小值。例如，KTH350KTH3501010表示：表示：抗拉强度不低于抗拉强度不低于350 MPa350 MPa，延伸率不低于，延伸率不低于10%10%的黑心可锻铸铁。的黑心可锻铸铁。常用可锻铸铁中，常用可锻铸铁中，KTH350KTH3501010和和KTH370KTH3701212强度较

18、高，能承受一定冲击力，适用于造汽强度较高，能承受一定冲击力，适用于造汽车、拖拉机的前后轮壳、轴壳、差速器壳、弹簧钢板支座、支架等（见图车、拖拉机的前后轮壳、轴壳、差速器壳、弹簧钢板支座、支架等（见图2-2-92-2-9）。）。任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料 5 5蠕墨铸铁蠕墨铸铁 蠕墨铸铁的性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，强度接近于球墨铸铁，具有一蠕墨铸铁的性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，强度接近于球墨铸铁，具有一定的韧性、较高的耐磨性，同时又具有灰铸铁所具有的良好性能，是一种新型铸铁。定的韧性、较高的耐磨性，同时又具有灰铸铁所具有的良好性能，是一种新型铸铁

19、。蠕墨铸铁的牌号用蠕铁两汉字拼音字首蠕墨铸铁的牌号用蠕铁两汉字拼音字首”RuT”RuT”与一组数字表示，数字代表最低抗与一组数字表示，数字代表最低抗拉强度，如拉强度，如RuT380RuT380表示最低抗拉强度为表示最低抗拉强度为380 MPa380 MPa的蠕墨铸铁。的蠕墨铸铁。蠕墨铸铁广泛应用于生产中，如蠕墨铸铁广泛应用于生产中，如RuT380RuT380，RuT420RuT420主要用于制造汽车刹车鼓、活塞主要用于制造汽车刹车鼓、活塞环、汽缸套、制动盘等；环、汽缸套、制动盘等；RuT340RuT340可用于制造汽车刹车鼓、飞轮、汽缸盖等；可用于制造汽车刹车鼓、飞轮、汽缸盖等；RuT260R

20、uT260可可制造汽车、制造汽车、拖拉机的某些底盘零件等（见图拖拉机的某些底盘零件等（见图2-2-102-2-10）。）。任务二任务二 汽车常用金属材料汽车常用金属材料项目二 汽车常用工程材料四、铝及铝合金四、铝及铝合金当前，全球汽车工业的发展趋势是减重节能。因此，为了实现汽车轻量化，各汽车制造厂家都当前，全球汽车工业的发展趋势是减重节能。因此，为了实现汽车轻量化，各汽车制造厂家都扩大了铝、镁合金和塑料的应用。铝及铝合金的密度小，属轻金属。有关试验测定，若采用铝合扩大了铝、镁合金和塑料的应用。铝及铝合金的密度小，属轻金属。有关试验测定，若采用铝合金制造汽车的缸体和车身，整个汽车的自重可减轻金制

21、造汽车的缸体和车身，整个汽车的自重可减轻40%40%，这样，汽车的速度和载重增大了，而蚝，这样，汽车的速度和载重增大了，而蚝油量却能相应的减小。油量却能相应的减小。任务三任务三 汽车材料的热处理汽车材料的热处理项目二 汽车常用工程材料。一、普通热处理一、普通热处理低温低温回火回火回火回火高温高温回火回火中温中温回火回火普通热处理退火正火淬火回火 任务三任务三 汽车材料的热处理汽车材料的热处理项目二 汽车常用工程材料二、表面热处理二、表面热处理 有些零件如齿轮、销轴等，使用时希望它的心部保持一定的韧性，又要求表有些零件如齿轮、销轴等，使用时希望它的心部保持一定的韧性，又要求表面层具有耐磨性、抗蚀

22、性、抗疲劳性。这些性能可通过表面热处理来得到。表面热面层具有耐磨性、抗蚀性、抗疲劳性。这些性能可通过表面热处理来得到。表面热处理按处理工艺特点可分为表面淬火和表面化学热处理两大类。处理按处理工艺特点可分为表面淬火和表面化学热处理两大类。1 1表面淬火表面淬火 钢的表面淬火是通过快速加热，将钢件表面层迅速加热到淬火温度，不等热量传到工件内层钢的表面淬火是通过快速加热，将钢件表面层迅速加热到淬火温度，不等热量传到工件内层就予以快速冷却下来的热处理工艺。就予以快速冷却下来的热处理工艺。1)1)火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火其工艺方法是利用可燃气体其工艺方法是利用可燃气体(如乙炔如乙炔)的火焰将工件表面快速加热到淬火温度，然的火焰将工件表面快速加热到淬火温度，然后立即用水喷射冷却，通过控制火焰喷嘴的移动速度可获得不同厚度的淬硬层。此后立即用水喷射冷却，通过控制火焰喷嘴的移动速度可获得不同厚度的淬硬层。此法适用于单件或小批量零件的表面淬火。法适用于单件或小批量零件的表面淬火。2)2)感应加热表面淬火感应加热表面淬火 是利用在交变电磁场中工件表面产生的感生电流将工件表面快速加热，并淬是利用在交变电磁场中工件表面产生的感生电流将工件表面快速加热，并淬火冷却的一种热处理工艺。火冷却的一种热处理工艺。